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NI解读5G产业测试趋势 平台化方案有效应对研发挑战

2017-02-07 11:53
科技潮人
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图6:四块VST拼在一起的超过3.5GHz带宽的超级仪器。

平台化测量解决方案应对IoT时代海量联网设备

在本届EEVIA年度论坛上,NI的姚远引用Gartner在早前的报告中指出,到2020年,接入互联网的设备数量将超过500亿。在物联网的应用场景中,500亿设备都需联网与测量;采用低效率的一对一测量方式显然是无法满足需求的。而物联网的场景中,对数据的采集与分析又是不可或缺的。如何在需求与效率中寻求平衡,实现大范围的高精度测量,将是物联网场景中不可绕过的挑战!

他说:“举一个简单的例子,Google收购的Nest公司最为人们熟知的产品是恒温器,在下图中,我们可以看到Nest恒温器的内部结构,从右往左看,分别有各种各样的Sensor、OFN模块、电池、ZigBee、蓝牙、WiFi模块等部分。它还肩负了一些其他功能,如烟雾探测器支持IFTTT(功能),在探测到有害烟雾之后向用户的邻居发送一条求救短信。或者与家里的空调和加湿器连接,联合控制这些家居设备的开关。又或者通过WiFi网络连接LIFX智能灯泡,再由Nest设备来判断用户的状态进而调节亮度等等。它的角色更像智能家居的大脑,兼顾处理着多种数据,而这一切都是无线连接的。不难想象,未来我们面对这样的无线场景将是“家常便饭”。所以问题来了,面对这样复杂的多路通讯,怎么去高效地测量这些信号呢?NI公司基于PXI平台的模块化仪器系统为此提供了一种“打破常规”的解决思路。

图7:NI提供测试智能设备的标准平台.

“绝大多数的传统仪器都是单通道矢量信号发射或者分析,少数仪器可以扩展成双通道矢量信号分析,也都是独立射频信道,理论上无异于使用两台独立的台式仪器。使用独立的传统仪器进行MIMO测试,遇到的最大困难是,如何让各个射频通道进行同步相干采集,并针对原始信号做有效解调及分析。传统台式仪器通常是依靠共享同一参考时钟的方式来进行同步,其相位精度很难得到保证。这时,基于PXI平台的模块化仪器的优势就显现出来,由于模块化仪器其本振,上/下变频器,数字化仪以及任意波形发生器是分开的,我们可以很容易的将同一个本振信号共享给多个上/下变频器,获得一个更加精准的相位相干多路信号,或者针对MIMO系统的输出射频信号进行分析。“姚远阐述道。

一方面,在成本与体积上,PXI平台使用现成可用技术的优势显而易见;另一方面,这是一种软件定义的模块化解决方案,其具有非常强大的灵活性与可扩展性,不断支持演进的通信标准。如图中的NI标准化测试仪器,模块化使其能够实现如VST用于测量WiFi、ZigBee、蓝牙等信号,SMU用于测量电池,DAQ则用于测量各种各样的Sensor,再搭配LabVIEW图像化编程的优势,这在测量上无疑是具有突破性的。

无人驾驶等任务关键型应用的极低时延仿真探讨

除了带宽之外,Timing时延对未来很多前景应用也非常重要。尤其是在无人驾驶、远程医疗这些任务关键型的应用,对于延迟和稳定性有非常高的要求。如无人驾驶,需要分辨人和树。紧急情况下,车可以选择撞树、但绝对不能去撞人。那么在开发过程中怎么模拟场景,怎么将场景快速地进行仿真,就需要有系统性的解决办法,可以使用不同技术来实现。

图8:兼顾低时延与灵活性的技术选择。

“如图8中最上边的纳秒级别的Backplane同步技术,精确、时延低,但灵活性不高;又比如用于开发的LabVIEW软件,其内部的数据结构,特点是较高的延迟,却有很好的灵活性。我们需要针对不同的Timing场景,选择利用不同的技术。”姚远指出。

后记

测试测量的模块化架构最早由NI提出,其在这一领域也有超过10年的积累。产品的丰富性、多样性、以及与软件无缝结合的特点都是其强大的优势。无论如何,在IMT-2020(5G)推进组的组织下,5G研发与测试正在按照规划的时间周期进行中,相信在2020年的奥运会上,5G就会绽放耀眼的光彩!

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